Monel K500 vs Inconel 718: Hár-samanburður á nikkelblendi fyrir sjávarfestingar

Hvað eru Monel K-500 og Inconel 718 og hvernig eru styrkingaraðferðir þeirra mismunandi?

Monel K-500 er nikkel-koparblendi sem styrkt er með því að bæta við áli og títan til að mynda gamma-prime (Ni3(Ti,Al)) botnfall, en Inconel 718 er nikkel-járn-króm málmblöndur{8}með nikóblendi{8} gamma-tvöfalt-grunnefni (Ni3Nb) - í grundvallaratriðum ólík grunnefnafræði (kopar á móti króm sem helsti blöndunaraðili nikkels) sem knýr mestan hagnýtan mun sem fjallað er um í þessari grein.

Heimild: Special Metals Corporation tækniblöð SMC-062 (MONEL álfelgur K-500) og SMC-045 (INCONEL álfelgur 718).

K-500's kopar-efnafræði er það sem gefur henni Monel-fjölskyldu sjóviðnám; Króminnihald 718 er það sem gefur því breiðari sýru- og há-oxunarþol en gerir það efnafræðilega nær ryðfríu-stáli og ofurblendifjölskyldunni en Monel fjölskyldunni. Báðar málmblöndurnar ná háum styrk í gegnum sömu almennu -herðingarregluna - og fella út fínan, samhangandi millimálmfasa með lausnarglæðingu og síðan stýrðri öldrun - en sértækt botnfallið, hreyfihvörf þess og hagnýtar afleiðingar þess fyrir suðu og vetnishegðun eru verulega mismunandi, eins og síðari kaflar útskýra.

Hvernig bera blöndurnar tvær saman í styrkleika fyrir festingar?

Inconel 718 skilar marktækt meiri tryggðum styrk en Monel K-500 á því forskriftarstigi sem á mest við um festingar: AMS 5663 krefst 180 ksi (1.241 MPa) lágmarks togstyrk og 150 ksi (1.034 MPa) lágmarksafköst fyrir 718, á meðan ASTM 718 er sérstakur K-500 - krefst aðeins 130 ksi (896 MPa) lágmarks togstyrk og 90 ksi (620 MPa) lágmarksafköst.

Heimild: ASTM F468 festingarkröfur fyrir UNS N05500; SAE AMS 5663 kröfur fyrir UNS N07718; Tæknitíðindi Special Metals Corporation SMC-062 fyrir breiðari eignasvið K-500.

Þessi u.þ.b. 1,4x togstyrkur og 1,7x álagsstyrkur kostur fyrir 718 er ósvikinn, magngreindur munur, ekki lélegur - það þýðir að smærri-þvermál 718 festing getur borið sama álag og stærri K-500 festingarþyngd{1} sem skiptir beint máli fyrir þyngd á hafnarbúnaði{1} og skipuleggjandi. Eiginleikasvið K-500's eigin myllu-forms (tafla 6 í Special Metals bulletin) getur náð hærri tölum við sérstakar kalddregna, fullorðna aðstæður, en festingarsértæka ASTM F468 lágmarkið er talan sem stjórnar innkaupum og hönnun fyrir boltun sérstaklega.

Hvernig bera málmblöndurnar tvær saman við almenna tæringarþol sjávar?

Tæringarþol Monel K-500 er, með orðum Special Metals sjálfra, "verulega jafngilt álfelgur 400" - frábært í rennandi sjó, með tilhneigingu til að gryfjast aðeins í stöðnuðu eða hægfara vatni - á meðan Inconel 718 segir að það sé ekki algerlega krefjandi framleiðandi tæringu sem málmblöndur 625, 625LCF og 725," sem gerir það að tiltölulega veikari frammistöðu þeirra tveggja, sérstaklega í þéttum sprungum, stöðnuðum sjóskilyrðum.

Þetta er virkilega gagnlegur munur, sem oft-sést yfir: 718 er oft talið vera tæringu-betri en hverri álblöndu sem það út-styrkur, en tæringarsamanburður Special Metals eigin sjósprungu-raðar því á bak við nokkra eigin Inconel}{5} félaga. Fyrir sjófestingar sérstaklega - sem í eðli sínu búa til sprungur við samskeyti, undir skífum og við þráðarrót - er þessi rifa-tæringarmunur beint við efnið, og ekki ætti að gera ráð fyrir að tæringargeta hvorugar málmblöndunnar sé betri yfir alla línuna án þess að athuga viðkomandi bilunarham.

Eru Monel K-500 og Inconel 718 bæði viðkvæm fyrir vetnisbroti undir kaþódískri vernd?

Já - og þetta er mikilvægasta staðreyndin í þessum samanburði. Ritrýndar-rannsóknarskjöl NACE og bandaríska orkumálaráðuneytisins (OSTI) um að venjuleg virkni bakskautvarnarkerfa valdi bilun í vetnisbroti neðansjávarbolta úr Monel K-500, og að í kjölfarið-eftir hægfara-álags-prófanir sýndu sömu kaþódískar{10}4}vörn{10}4} sem hefur áhrif á Inconel 718, Inconel X-750, Ferralium 255, hástyrkt stál og 13% krómblendi.

Efnin sem staðfest var að EKKI stökkvandi við sömu kaþódísku-verndarprófunarskilyrði voru beryllium kopar, A-286 stál, Beta-C títan og stál sem haldið var við tiltölulega lágan 115 ksi (793 MPa) afrakstursstyrk - sem er sérstaklega stuttur listi sem er ekki með í þessari grein. Þetta er mikilvæg leiðrétting á algengri forsendu í sjó- og sjóverkfræði: að skipta um festingu úr Monel K-500 yfir í Inconel 718 fjarlægir ekki í sjálfu sér hættuna á kaþódískri-vernd vetnisbrots. Báðar málmblöndurnar þróa bolta-einkunnarstyrk sinn með öldrunarherðingu í tiltölulega hart,-styrk, og það er þessi samsetning mikils styrks/hörku og vetnisupptöku undir kaþódískri skautun - ekki tiltekna málmblöndunarfjölskyldan - sem knýr þessa bilunarham.

Skjalfestar bilanir í K-500 neðansjávarboltum voru raktar til millikorna sprungna í samræmi við vetnisbrot frá kaþódískri skautun, sérstaklega þegar þau voru tengd við fórnarskaut úr áli; hægur-álagsprófun-hraða á efni frá raunverulegum biluðum bolta endurskapað brotfleti sem passa vel við vettvangsbilunina. Aðskildar rannsóknir hafa einnig bent á sprungur með umhverfisaðstoð vetnis í öldruðum K-500 sem verða fyrir sjó og tengt sinki, jafnvel án utanaðkomandi áhrifa bakskautsverndarkerfis, þegar magn uppleysts vetnis byggist upp við langvarandi útsetningu.

Hvaða hörkumörk ættu sjófestingar í þessum málmblöndur að virða?

Fyrir Monel K-500 hafa starfshættir og staðlaleiðbeiningar í iðnaði sameinast um að takmarka eldra hörku við u.þ.b. 34-35 HRC hámark fyrir kaþódíska verndaða eða súr-þjónustubolta - NACE MR0175/ISO 15156 listar upp K-550 bilun á eða undir hörku við -3 skjöl hafa átt sér stað við - 3 hörku lágt og 25 HRC við viðvarandi álag og kaþódíska skautun, sem þýðir að hörkuþak dregur úr en útilokar ekki áhættu.

Þessi litbrigði skiptir máli: einn ritrýndur-tilviksferill lýsir rúllu-snittuðum K-500 boltum, glæðum og eldaðir að tiltölulega hóflegum 25 HRC - undir almennum 35 HRC mörkum - sem enn mistókst við langvarandi skautálag og viðvarandi skautálag í um eitt ár 60% af uppskeruþol. Þetta þýðir ekki að hörkumörk séu gagnslaus; hærri hörku er sterklega tengd auknu næmi og hraðari sprunguvexti, og að halda sig undir 34-35 HRC er áfram hefðbundin áhættuminnkun.

Það þýðir að hörkuvottorð eitt og sér ætti aldrei að vera meðhöndlað sem sönnun þess að K-500 (eða 718) festing sé ónæm fyrir vetnisbroti í kaþódískri verndðri þjónustu - bakskautsmöguleikinn sjálfur, álagsstigið og váhrifatíminn skipta öllu máli ásamt hörku.

Hvaða álfelgur er auðveldara að suða og gera við?

Inconel 718 er ein af aldurs-herjanlegu nikkelblöndunum þar sem gamma-tvöfaldur-grunnstyrkingarfasinn myndast hægt, en Monel K-500 suðu sem gerðar eru með eigin ráðlögðu fylliefni málmblöndunnar (Monel Filler Metal 60) geta ekki jafnað við{8} styrkleika{8}. K-500 grunnmálmur - til að ná samsvarandi styrk þarf annan fyllimálm með samsvarandi samsetningu sem Special Metals sjálft útvegar ekki.

Special Metals segir þetta beint: "suðurnar eru ekki aldursherjanlegar og hafa því ekki styrkleika sem samsvarar herða grunnmálmnum. Suðu sem krefjast svipaðs styrks og aldna grunnmálmurinn ætti að setja með fyllimálmi af samsvarandi samsetningu sem fæst hjá öðrum birgjum." Þetta er þýðingarmikill hagnýtur greinarmunur fyrir viðgerðir á festingum, endurbótum eða uppbyggðum-vélbúnaði: K-500 suðuviðgerð sem notar hefðbundinn fyllimálm mun skilja eftir vélrænt veikara svæði nema sérgrein samsvarandi fylliefni og fullur eftir-suðulausn-glæðing-og vísvitandi áætlun um 18 ára aldurslotu. suðuhæfni (sem fjallað er nánar um í fylgigrein um 718 smíða og hitameðhöndlun) gerir almennt auðveldari leið til baka til fulls styrks.

Fyrir hvaða hitastig hentar hver álfelgur?

Hagnýtt þjónustuþak Monel K-500 er um það bil 500 gráður F (260 gráður) - hitastigið þar sem gögn um slökun vor gefa til kynna óviðunandi eignatap með tímanum - á meðan Inconel 718 er stöðugt gagnlegt í u.þ.b. 1.300 gráður F (704 gráður ) áður en eigin gammafasar hefjast{1} prime{1} til ó-styrkjandi deltafasa, sem gefur 718 verulega breiðari háhitaþjónustuglugga.

Báðar málmblöndurnar standa sig einstaklega vel við frosthitastig, halda sveigjanleika og seigleika án sveigjanlegrar-til-stökkra umbreytinga, jafnvel nálægt fljótandi vetnishitastigi fyrir K-500, sem er ein ástæða þess að báðar málmblöndur eru notaðar í frostþolnum og lág-hitabúnaði í sjó og í geimferðum. En fyrir hvers kyns festingar á sjó með raunhæfri hækkuðu -hitastigi - vél-aðliggjandi vélbúnaði, útblásturs-aðliggjandi festingum eða vinnslubúnaði sem er í heitum hita - 718 gerir mun hærra lofthitastig - 718 það eina trúverðuga valið af þessu tvennu; K-500 yfir u.þ.b. 500 gráðu F missir smám saman eiginleikana sem aldursherðingin var hönnuð til að skila.

Er Monel K-500 ekki segulmagnaðir eignir kostur fyrir ákveðnar festingar á sjó?

Já - Monel K-500 er nánast ó-segulmagnaðir, jafnvel við lágt hitastig (hlutfallslegt gegndræpi um 1.001-1.002), eiginleika sem Special Metals leggur sérstaklega áherslu á fyrir olíu-könnunarbúnað og rafeindaíhluti, og þetta er enn ósvikinn, ósvikinn og sterkur segulbúnaður fyrir hraðvirkari segulnæmara búnað í sjónum. eins og áttavitahús, jarðsprengjuhreinsun og vélbúnað til mótvægisaðgerða, og viðkvæma tækjabúnað.

Special Metals tekur einnig fram hagnýtan fyrirvara: þunn, segulmagnuð, ​​nikkel-rík yfirborðsfilma getur myndast við vinnslu ef ál og kopar eru sértækt oxuð á yfirborðinu, sérstaklega á þunnum vír eða ræma, en þessa filmu er hægt að fjarlægja með súrsun eða bjartri dýfingu til að endurheimta ó-segulfræðilega eiginleika magnefnisins. Þetta er smáatriði í forskrift sem vert er að staðfesta við móttöku fyrir hvaða forrit sem er þar sem ó-segulafköst eru erfið krafa, þar sem yfirborðsgripur frá vinnslu gæti annars verið skakkur sem magnefnisvandamál.

Hvaða staðlar gilda um hverja málmblöndu fyrir kaup á festingum á sjó?

Monel K-500 festingar eru oftast tilgreindar undir ASTM B865 (stangir og stöng) og ASTM F468 (festingar-sérkröfur), þar sem QQ-N-286 endurskoðun G bætir við kröfum um hægan álagshraða sérstaklega fyrir sjóþjónustu; Inconel 718 festingar eru tilgreindar undir AMS 5662/5663 og ASTM B637, þar sem báðar málmblöndurnar vísa til viðbótar NACE MR0175/ISO 15156 fyrir súr og katódísk vernduð þjónustu.

Heimild: ASTM B865, ASTM F468 og QQ-N-286 kröfur fyrir UNS N05500; SAE AMS 5662/5663 og ASTM B637 fyrir UNS N07718; NACE MR0175/ISO 15156 hörku skráningar; Tæknitíðindi Special Metals Corporation SMC-062 og SMC-045.

Hvaða málmblöndu ættir þú að tilgreina fyrir sjávarfestingar?

Tilgreindu Inconel 718 þar sem þörf er á meiri styrkleika, minni/léttari festingu fyrir tiltekið álag eða hækkaðan-hitaþjónustu, að því tilskildu að bakskautvarnarsamspil verkefnisins sé að fullu hönnuð; tilgreindu Monel K-500 þar sem staðfest sjóafrekaskrá þess, ó-segulmagnaðir eiginleikar og fullnægjandi styrkleiki uppfylla umsóknina, með hörku sem haldið er við viðurkenndu 34-35 HRC þakið fyrir hvers kyns katódískt vernduð eða súr-þjónustu notkun.

• Veldu Inconel 718 fyrir:Forrit sem þurfa hæsta styrkleika-til-þyngdarhlutfallsins eða festingar nálægt hækkuðum-hitabúnaði umfram 500 gráður F í K-500.
• Veldu Inconel 718 fyrir:Verkefni þar sem hægt er að beita fullri verkfræðimenntun (hörkustjórnun, vöktun á bakskautsmöguleikum og/eða hægu-álags-prófun) til að stjórna skjalfestri-vernd vetnisbrotshættu sem er deilt með K-500.
• Veldu Monel K-500 fyrir:Festingar sem krefjast ó-segulfræðilegra eiginleika fyrir skynjara, áttavita eða jarðsprengjuhreinsunar-aðliggjandi búnað.
• Veldu Monel K-500 fyrir:Forrit þar sem K-500 áratuga sjóþjónustusaga, staðfestar ASTM F468 festingarforskriftir og QQ-N-286 Revision G sjóprófunarreglur veita vel skjalfesta hæfnisleið.

Fyrir báðar málmblöndur:Fyrir BÆÐI málmblöndur í kaþódískum vernduðum þjónustu eða neðansjávarþjónustu: Haltu öldruðu hörku við viðurkenndu þaki (Minna en eða jafnt og 34-35 HRC fyrir K-500 á NACE MR0175), fylgstu með og takmarkaðu möguleika á bakskautvörn samkvæmt viðeigandi leiðbeiningum (td NORSOK), og íhugaðu að prófa hægfara{{8}prófun{{8}a vetnis-stökkvandi-ónæmisvalkostur (eins og A-286 eða Beta-C títan) fyrir mikilvægustu festingar með mestu afleiðingum.

Algengar spurningar

Sp.: Er Inconel 718 ónæmur fyrir vetnisbrotsvandamálum sem hafa haft áhrif á Monel K-500?

A: Nei. Ritrýndu-rannsóknarskjöl NACE og bandaríska orkumálaráðuneytisins um að bakskautsvörn olli vetnisbroti í Inconel 718 sem og Monel K-500, Inconel X-750, Ferralium 255 og há-styrkstáli við hæga álagsprófun. Að skipta um málmblöndur eitt og sér fjarlægir ekki þessa áhættu; það verður að vera hannað í kring.

Sp.: Hvaða hörkumörk er mælt með fyrir Monel K-500 sjávarfestingar?

A: Iðnaðarvenjur og NACE MR0175/ISO 15156 takmarka venjulega K-500 við 35 HRC hámark fyrir kaþódíska verndaða eða súr þjónustu, þó að skjalfestar bilanir hafi átt sér stað jafnvel við hörku allt að 25 HRC undir viðvarandi álagi, þannig að hörkumörk dregur úr en útilokar ekki áhættu.

Sp.: Er Inconel 718 sterkari en Monel K-500?

A: Já. AMS 5663 krefst 180 ksi (1.241 MPa) lágmarks togstyrk fyrir 718 á móti 130 ksi (896 MPa) lágmarki ASTM F468 fyrir K-500 festingar, og lágmarksþolþol 718 (150 ksi/1,0 MPa) er 150 ksi/1,7 sinnum K-500 er lágmarksfestingarforskrift (90 ksi/620 MPa).

Sp.: Hvaða álfelgur hefur betri sjótæringarþol, Monel K-500 eða Inconel 718?

A: Það fer eftir bilunarhamnum. K-500 hefur frábæra almenna sjóþol við flæðandi aðstæður (með gryfjuhættu í stöðnuðu vatni). Í eigin bókmenntum frá Special Metals kemur fram að Inconel 718 sé minna ónæmur fyrir tæringu á sprungum en Inconel 625, 625LCF og 725 - viðeigandi veikleika í ljósi þess að samskeyti festinga mynda í eðli sínu sprungur.

Sp.: Getur Monel K-500 suðuviðgerðir passað við styrk upprunalega herða grunnmálmsins?

A: Ekki með staðlaðan áfyllingarmálmi sem mælt er með. Special Metals segir að suðu sem gerðar eru með Monel Filler Metal 60 séu ekki aldurs-herðanlegar og muni ekki passa við styrkleika herða grunnmálms; til að ná samsvarandi styrk þarf sérgrein samsvarandi-samsetningu fylliefnismálms frá öðrum birgi auk fullrar lausnar-glæðingar-og-aldarlotu.

Sp.: Hvert er hámarks þjónustuhiti fyrir Monel K-500 festingar?

A: Um það bil 500 gráður F (260 gráður), byggt á vorslökunargögnum sem sýna óviðunandi eignatap yfir þeim tímapunkti. Inconel 718 er stöðugt gagnlegt upp í u.þ.b. 1.300 gráður F (704 gráður ), sem gerir það að viðeigandi vali fyrir hvers kyns háan-hita festingar á sjó.